JP2017112016A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】従来のコネクタでは、信号端子とは別に２つ１組の対となる信号用端子の間、または、一方の信号用端子の対と他方の信号用端子の対との間に、グランド端子を１つ以上配置する必要があるため、コネクタを構成する部品数が増し、コネクタの内部構造を複雑にするという問題があった。【解決手段】コネクタの嵌合方向に沿って対向するように配置された２つの端子群と、該端子群を保持する絶縁体と、該絶縁体を収容する外部導体シェルとを備える基板側コネクタにおいて、基板に外部導体シェルを実装するためのシェル実装部を、２つの端子群の間を通し、一方の端子群に含まれる複数の端子の一群の端子実装部と他方の端子群に含まれる複数の端子の一群の端子実装部との間に実装することで、当該外部導体シェルのシェル実装部がグランド端子として機能することが可能なコネクタを提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、電気信号の高速伝送に適したコネクタに関する。具体的には、コネクタが備える複数の端子において、インピーダンス整合を維持することが可能なように、配置及び構成された複数の端子の構造に関する。

電気信号等を伝送する際に使用するコネクタには、一般的に、複数の導電端子を保持する絶縁体と、当該絶縁体を収容する外部導体シェルを備えるものがある。例えば、特許４４３９５４０号公報（特許文献１）に記載のコネクタは、２つ１組の対となる信号用端子に加えて、グランド端子を設けて、そのグランド端子を２つ１組の対となる信号用端子の間、または、一方の信号用端子の対と他方の信号用端子の対との間に配置している。

特許第４４３９５４０号公報

近年、計測機器、音響・映像（ＡＶ）機器等の電子機器に搭載されたデータ処理装置の能力が向上し、電子機器において膨大なデータを処理できるようになり、それに伴って、大量のデータが電気信号としてコネクタを介して高速に送受信されるようになった。このような高周波の電気信号を適切に伝送するために、例えば、特許４４３９５４０号（特許文献１）に記載されたコネクタでは、グランド端子によって信号用端子間で生じるインピーダンス整合等の乱れを低減し、望ましい高周波特性を得ることができる。

しかしながら、このようなグランド端子は、信号端子とは別に２つ１組の対となる信号用端子の間、または、一方の信号用端子の対と他方の信号用端子の対との間に、１つ以上配置する必要があるため、コネクタを構成する部品数が増し、コネクタの内部構造を複雑にするという問題があった。また、コネクタの内部構造が複雑になることによって、インピーダンス整合をとることが困難となり得る。

以上のような課題を解決するために、コネクタの嵌合方向に沿って対向するように配置された２つの端子群と、該端子群を保持する絶縁体と、該絶縁体を収容する外部導体シェルとを備える基板側コネクタにおいて、基板に外部導体シェルを実装するためのシェル実装部を、２つの端子群の間を通し、一方の端子群に含まれる複数の端子の一群の端子実装部と他方の端子群に含まれる複数の端子の一群の端子実装部との間に実装することで、当該外部導体シェルのシェル実装部がグランド端子として機能することが可能なコネクタを提供する。

本発明の１つの実施形態に係るコネクタは、
外部導体シェルと、コネクタの嵌合方向に沿って対向するように配置された２つの端子群と、前記２つの端子群を保持して前記外部導体シェルに収容された絶縁体とを含むコネクタであって、
前記２つの端子群は、それぞれ２つの端子からなる端子ペアを少なくとも１組以上含み、
前記２つの端子群の各々に含まれる前記端子ペアの各端子は、
前記コネクタの先端側の端部に相手側コネクタの端子と接触して接続するための接触部と、
前記コネクタの後端側の端部に基板に実装するための端子実装部と
を含み、
前記外部導体シェルは、前記基板に実装するためのシェル実装部と、後端側にシェル実装部を兼ねるグランド端子を含み、
前記グランド端子は、前記２つの端子群のうち一方の端子群に含まれる一群の端子実装部と他方の端子群に含まれる一群の端子実装部との間の基板に実装されることを特徴とする。

本発明に係るコネクタの好ましい実施形態として、前記グランド端子は、前記絶縁体から露出した２つの端子群の間を通って前記基板に実装されることを特徴とする。

本発明に係るコネクタの好ましい実施形態として、前記グランド端子は、前記基板に設けられた孔に挿入して実装できるように、前記基板に対して垂直に延出した形状であることを特徴とする。

本発明に係るコネクタの好ましい実施形態として、前記グランド端子は、前記基板に表面実装できるように折り曲げられた形状であることを特徴とする。

本発明に係るコネクタの好ましい実施形態として、前記外部導体シェルは、前記一群の端子実装部間に実装された前記グランド端子側とは反対側に、前記シェル実装部を２つ含み、
前記一群の端子実装部は、それぞれ前記グランド端子と前記シェル実装部との間に設けられたことを特徴とする。

本発明に係るコネクタは、外部導体シェルの後端側のシェル実装部を兼ねるグランド端子を、コネクタの嵌合方向に沿って対向するように配置された２つの端子群の間を通って、一方の端子群に含まれる複数の端子の一群の端子実装部と他方の端子群に含まれる複数の端子の一群の端子実装部との間の基板に実装することによって、外部導体シェルの後端側に設けられたグランド端子が２つの端子群に含まれる複数の端子に対して接地電極の役割を果たすので、電気信号の高速伝送に必要な高周波特性を維持しつつ、コネクタに含まれる端子（特に、導体端子の間に配置されるグランド端子）の数を減らすことができる。また、端子の数（すなわち、部品数）を減へらすことで、コネクタの内部構造は簡略化され、インピーダンス整合を容易に調整することができる。

基板側コネクタとケーブル側コネクタの外観を示す図である。 本発明の一実施形態に係るコネクタの外観を示す図である。 図２に示すコネクタの外部導体シェルと絶縁体を除いて、端子のみの状態を示す図である。 本発明の別の実施形態に係るコネクタの外観を示す図である。

以下に図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、実施の形態を説明するための全ての図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、それぞれの実施形態は、独立して説明されているが、互いの構成要素を組み合わせてコネクタを構成することを排除するものではない。

図１は、基板側のコネクタ及びケーブル側のコネクタの外観を示す図である。コネクタの嵌合方向は、図中のＸ１―Ｘ２方向（Ｘ軸方向）である。基板側のコネクタ１００の先端側はＸ２方向側であり、ケーブル側のコネクタ２００の先端側はＸ１方向側である。基板３００に対して垂直な面はＸ―Ｚ平面であり、基板３００に対して水平な面（平行な面）はＸ―Ｙ平面である。図中のＺ軸方向に沿って上方及び下方を、それぞれのコネクタの上下とする。以上の事項は、その他の図においても同様である。

基板側のコネクタ１００は、ケーブル側のコネクタ２００との接続側（Ｘ２方向側）に嵌合凸部１０４を形成する複数の端子を保持する絶縁体１１２（図２参照）と、絶縁体１１２を内部に含む外部導体シェル１０６とから構成される。嵌合凹部１０２は、外部導体シェル１０６の嵌合側（Ｘ２側）に設けられた嵌合凸部１０４と、外部導体シェル１０６の内壁との間の空間である。外部導体シェル１０６は、当該外部導体シェル１０６を基板３００に実装して固定するためのシェル実装部１０８ａ及び１０８ｂを含む。シェル実装部１０８ａ及び１０８ｂは、基板３００に設けられた孔に挿入され、半田付けされるディップ端子であるが、基板の表面に実装可能な端子でも良い。シェル実装部１０８ａは、シェル実装部１０８ｂよりもコネクタ１００の先端側（Ｘ２側）の側面に設けられる。

また、外部導体シェル１０６は、ケーブル側のコネクタ２００のロック突部２０６と係合するロック孔１１０を備える。ロック孔１１０は、ケーブル側のコネクタ２００のロック突部２０６と係合できる位置に設けられる。図１では、ロック孔１１０は、コネクタ１００の外部導体シェル１０６の上下（Ｚ軸方向での上下）の側壁に設けられる。ロック孔１１０は、ロック突部２０６と係合できる構造であれば、必ずしも外部導体シェルを貫通した孔でなくてもよい。別の実施形態として、基板側のコネクタの外部導体シェルにロック突部を設け、ケーブル側のコネクタの外部導体シェルにロック孔を設けてもよい。

ケーブル側のコネクタ２００は、基板側のコネクタ１００との接続側（Ｘ１方向側）に嵌合部２０２を先端側に有し、複数の端子を保持する絶縁体を内部に収めた外部導体シェル２０４と、外部導体シェル２０４の孔から突出したロック突部２０６と連動するロック操作用ボタン２０８と、外部導体シェル２０４とケーブル４００との接続部分を覆うカバー部材とから構成される。

嵌合部２０２は、基板側のコネクタ１００との接続時に、嵌合凹部１０２に挿入される。外部導体シェル２０４は、ロック突部２０６を内側から突出させるための孔を側壁に有する。ロック突部２０６は、基板側のコネクタ１００のロック孔１１０と係合できる位置に設けられる。図１では、ロック突部２０６は、コネクタ２００の外部導体シェル２０４の上下（Ｚ軸方向での上下）の側壁に設けられる。ロック突部２０６は、ロック孔１１０と係合できる構造であればどのような構造でもよい。

ロック突部２０６は、外部導体シェル２０４の内部で、ロック操作用ボタン２０８と連結され、ロック操作用ボタン２０８を押し込むことに連動して、ロック突部２０６が押し込まれる。基板側のコネクタ１００との接続時に、ロック操作用ボタン２０８を押し込むことで、ロック突部２０６がロック孔１１０から外れて、ケーブル側のコネクタ２００は、基板側のコネクタ１００から抜くことができる。

図２は、本発明の一実施形態に係る基板側のコネクタの外観を示す図である。図２(a)は、コネクタ１００を後方（Ｘ１側）斜めからみた斜視図であり、図２(b)は、コネクタ１００を側面側（Ｙ側）からみた側面図であり、図２(c)は、コネクタ１００を後方（Ｘ１側）からみた背面図である。外部導体シェル１０６に収容された絶縁体１１２は、コネクタ１００の嵌合方向に沿って対向するように配置された２つの端子群を保持して、嵌合方向の前方（Ｘ２側）に嵌合凸部１０２（図１参照）を形成する。図２に示す実施形態では、１つの端子群は、４つの端子を含む２組の端子ペアから構成される。

絶縁体１１２は、嵌合方向に沿って向かい合わせで配置された２つの端子群と一体成型することができ、複数の端子の少なくとも一部分を覆うことができる。複数の端子は、外部導体シェル１０６の後方（Ｘ１側）の絶縁体１１２から露出し、露出した各端子に設けられた端子実装部１２２によって基板３００の表面上に半田付けされて固定される。端子実装部１２２は、端子群に含まれる各端子に設けられ、端子群毎に一群の端子実装部１２２を構成する。それぞれの端子実装部１２２は、基板３００に表面実装されるが、基板に設けられた孔に差し込んで実装されるようにディップ端子として構成してもよい。

グランド端子１０９は、外部導体シェルと一体に形成されており、絶縁体１１２の後壁（Ｘ１側の壁）に沿うように外部導体シェルの後端側に設けられ、シェル実装部も兼ねており、絶縁体１１２から露出した２つの端子群の間を通って基板３００に実装される。具体的には、グランド端子１０９は、外部導体シェル１０６内に収容された絶縁体１１２に保持された２つの端子群のうち一方の端子群１２０ａ（図３参照）に含まれる一群の端子実装部１２２ａと、他方の端子群１２０ｂ（図３参照）に含まれる一群の端子実装部１２２ｂとの間の基板３００の孔に差込まれて半田付け等で固定され基板３００に実装される。また、図２（ｂ）に示されるように、グランド端子１０９は、外部導体シェル１０６内に収容された絶縁体１１２の後壁（Ｘ１側の壁）と端子実装部１２２の先端（Ｘ１側の端部）との間の基板３００の孔に差込まれて半田付け等で固定され基板３００に実装される。

グランド端子１０９は、基板３００に設けられた孔に挿入して実装できるように、基板３００に向かって垂直（Ｚ軸方向下方）に延びている。また、別の実施形態として、グランド端子１０９を、基板３００の表面上に実装できるように、折り曲げた形状とすること（図４参照）もできる。

外部導体シェル１０６は、一群の端子実装部１２２間に実装されたグランド端子１０９側とは反対側（コネクタ１００の側部側）に絶縁体１１２を覆った２つのシェル実装部１０８ｂを、コネクタ１００の後端側に設けられ、２つの一群の端子実装部１２２ａ及び１２２ｂは、それぞれグランド端子１０９と、コネクタ１００の後端側（Ｘ１側）の側面に設けられたシェル実装部１０８ｂとの間に配置されている。

端子実装部１２２ａ及び１２２ｂを露出する絶縁体１１２は、コネクタ１００の嵌合方向に対して直交する方向（Ｙ方向）に沿って外側に膨らんでいる。つまり、絶縁体１１２は、端子実装部１２２ａ及び１２２ｂをそれぞれ含む２つの端子群１２０ａ及び１２０ｂを覆うように、端子群と一体成型され、端子実装部１２２ａ及び１２２ｂは、コネクタ１００の外側（Ｙ軸方向に沿って外側）に膨らんだ絶縁体１１２の後壁（Ｘ１側の壁部分）から露出している。外部導体シェル１０６はその膨らんだ形状に合わせて形成されるため、図２（ｃ）に示されるように、外部導体シェル１０６の後端側（Ｘ１側）に設けられたシェル実装部１０８ｂは、先端側（Ｘ２側）に設けられたシェル実装部１０８ａよりも、嵌合方向に直交する方向（Ｙ方向）で、コネクタ１００の外側に設けられる。

図２に示されるように、外部導体シェル１０６の後端側に設けられたグランド端子１０９は、２つの端子群１２０ａ及び１２０ｂ（図３参照）に含まれる複数の端子に対して接地電極の役割を果たすので、信号を伝送する複数の端子のそれぞれの間にグランド端子を設けなくても、電気信号の高速伝送に必要な高周波特性を維持することができる。それにより、コネクタに含まれる端子の数を減らすことができ、端子の数（すなわち、部品数）を減へらすことで、コネクタの内部構造は簡略化され、インピーダンス整合を容易に調整可能な内部構造にすることができる。

図３は、図２に示す本発明の一実施形態に係るコネクタの外部導体シェルと絶縁体を除いて、端子のみの状態を示す。図３(a)は、端子群１２０を後方（Ｘ１側）斜めからみた斜視図であり、図３(b)は、コネクタ１００を前方（Ｘ１側）からみた正面図である。端子群１２０は、２つの端子からなる端子ペアを４組含んでいる。また、端子群１２０は、４組のうち半分の２組の端子ペアを含む端子群１２０ａと残りの２組の端子ペアを含む端子群１２０ｂを、嵌合方向に沿って向かい合わせで配置されている。

図３に示す実施形態では、端子群１２０は４組の端子ペア、８本の端子を含んでいるが、少なくとも１組以上の端子ペアを含んでいればよく、偶数組の端子ペアを含んでいる場合には、偶数組のうちの半分の端子ペアを含む端子群１２０ａと、残りの半分の端子ペアを含む端子群１２０ｂを、コネクタの嵌合方向（Ｘ１―Ｘ２方向）に沿って対向するように配置することができる。２つの端子群１２０ａ及び１２０ｂは、後端側（Ｘ１側）の部分に端子実装部１２２ａ及び１２２ｂと、先端側（Ｘ２側）の部分に接触部１２４ａ及べ１２４ｂを含む。

端子実装部１２２は、それぞれ端子の後端側の部分を垂直方向（Ｚ軸方向）下方に折り曲げて、当該折り曲げ箇所よりもさらに後端側の箇所を後方（Ｘ１側）に、基板に対して水平（平行）になるように折り曲げて形成される。つまり、端子実装部１２２は、１段の階段状に折り曲げられた形状を有し、基板３００に表面実装することができる。また、端子実装部１２２は、基板の孔に差し込んで、半田付けで固定可能なディップ端子とすることができる。

接触部１２４は、それぞれ端子の先端側の部分に形成され、端子のその他の部分に比べて幅広に形成される。接触部１２４は、相手側のコネクタ（例えば、図１に示すケーブル側のコネクタ２００）の端子と接触しやすくするために、先端部をコネクタの内側に折り曲げられた形状を有する。それぞれ端子の接触部１２４は、垂直方向（Ｚ軸方向）に隣り合わせで配置される。

図４は、本発明の別の実施形態に係るコネクタの外観を示す図である。図４(a)は、コネクタ１００’を後方（Ｘ１側）斜めからみた斜視図であり、図４(b)は、コネクタ１００’を側面側（Ｙ側）からみた側面図である。外部導体シェルの後端側のシェル実装部を兼ねるグランド端子１１１以外の構成は、図２に示す実施形態に係るコネクタ１００の構成と同じである。

グランド端子１１１の先端部分は、コネクタ１００’の後方方向（Ｘ１方向）に９０度に折り曲げられて、基板３００に対して水平（平行）になるように構成される。これにより、グランド端子１１１は、基板３００の表面上に半田付け等で固定されて実装される。図４(b)に示すように、グランド端子１１１の先端は、端子実装部１２２の先端と、コネクタ１００’の嵌合方向に対して直交する方向（Ｙ軸方向）の直線上に揃った位置に配置される。

図４に示されるように、外部導体シェル１０６の後端側に設けられたグランド端子１１１も、図２に示す実施形態に係るコネクタ１００と同様に、２つの端子群１２０ａ及び１２０ｂに含まれる複数の端子に対して接地電極の役割を果たすので、信号を伝送する複数の端子のそれぞれの間にグランド端子を設けなくても、電気信号の高速伝送に必要な高周波特性を維持することができる。それにより、コネクタに含まれる端子の数を減らすことができ、端子の数（すなわち、部品数）を減へらすことで、コネクタの内部構造は簡略化され、インピーダンス整合を容易に調整可能な内部構造にすることができる。

本発明に係るコネクタは、高周波信号を扱う計測機器等の電子機器によって、高い周波数の電気信号を伝送するために、機器間をケーブルで接続する際に利用することができる。

１００、１００’ コネクタ
１０２ 嵌合凹部
１０４ 嵌合凸部
１０６ 外部導体シェル
１０８ａ、１０８ｂ シェル実装部
１０９ グランド端子（シェル実装部）
１１０ ロック孔
１１１ グランド端子（シェル実装部）
１２０、１２０ａ、１２０ｂ 端子群
１２２、１２２ａ、１２２ｂ 端子実装部
１２４ 接触部
２００ コネクタ
２０２ 嵌合部
２０４ 外部導体シェル
２０６ ロック突部
２０８ ロック操作用ボタン
２１０ カバー部材
３００ 基板
４００ ケーブル

Claims (5)

1. 外部導体シェルと、コネクタの嵌合方向に沿って対向するように配置された２つの端子群と、前記２つの端子群を保持して前記外部導体シェルに収容された絶縁体とを含むコネクタであって、
   前記２つの端子群は、それぞれ２つの端子からなる端子ペアを少なくとも１組以上含み、
   前記２つの端子群の各々に含まれる前記端子ペアの各端子は、
   前記コネクタの先端側の端部に相手側コネクタの端子と接触して接続するための接触部と、
   前記コネクタの後端側の端部に基板に実装するための端子実装部と
   を含み、
   前記外部導体シェルは、前記基板に実装するためのシェル実装部と、後端側にシェル実装部を兼ねるグランド端子を含み、
   前記グランド端子は、前記２つの端子群のうち一方の端子群に含まれる一群の端子実装部と他方の端子群に含まれる一群の端子実装部との間の基板に実装されること
   を特徴とするコネクタ。
2. 前記グランド端子は、前記絶縁体から露出した２つの端子群の間を通って前記基板に実装されること
   を特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記グランド端子は、前記基板に設けられた孔に挿入して実装できるように、前記基板に対して垂直に延出した形状であること
   を特徴とする請求項１又は２に記載のコネクタ。
4. 前記グランド端子は、前記基板に表面実装できるように折り曲げられた形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のコネクタ。
5. 前記外部導体シェルは、前記一群の端子実装部間に実装された前記グランド端子側とは反対側に、前記シェル実装部を２つ含み、
   前記一群の端子実装部は、それぞれ前記グランド端子と前記シェル実装部との間に設けられたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のコネクタ。

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